Dans cet article, je fais une première exploration de l'ESP32-2432S028, que ses utilisateurs ont affectueusement rebaptisé "Cheap Yellow Display" ou CYD (qui peut se traduire par "écran jaune bon marché").
Cette carte combine dans un format compact un microcontrôleur ESP32, un écran tactile, un lecteur de cartes microSD en plus de quelques autres gadgets que j'aurai l'occasion d'énumérer plus loin dans cet article.
Notez que la carte existe depuis déjà quelques années. La principale raison pour laquelle je ne me suis pas précipité pour en acquérir une plus tôt (et je crois bien qu'il s'agit de son principal inconvénient), c'est qu'avec tout ce qui est déjà inclus sur la carte, il ne reste que très peu de broches GPIO disponibles (seulement 3, en fait). Dans les circonstances, le CYD s'apparente plus à un minuscule ordinateur à programmer soi-même qu'à une véritable carte de prototypage...un joujou pour informaticien plutôt qu'un joujou pour électronicien.
Cette contrainte est contournable (le CYD pourrait, par exemple, communiquer par WiFi, Bluetooth ou autre avec un deuxième module ESP32 qui, lui, disposerait de dizaines de ports GPIO utilisables). Mais comme vous le constaterez plus loin dans cette article, je trouve que les concepteurs auraient pu libérer quelques broches supplémentaires.
Et il faut bien admettre que le CYD comporte des avantages évidents. Pour brancher un écran tactile à un module ESP32 conventionnel, il faut quand même brancher 14 bouts de fil! Alors qu'ici, tout est déjà branché dès le départ.
J'ai donc commandé un Cheap Yellow Display auprès d'un revendeur chinois. Une semaine plus tard, on le déposait devant ma porte, au Québec. Ça vient avec un câble USB, un stylet en plastique et quelques fils utiles pour brancher un éventuel capteur.
Voici le verso du CYD. Au cas où vous n'auriez pas fait le lien, ça s'appelle "Cheap Yellow Display" parce que le circuit imprimé est de couleur jaune.
Vous constaterez peut-être que j'ai hérité du modèle qui comporte deux ports USB (un USB-C et un micro-USB). Les deux ports ont la même fonction (alimenter et programmer la carte). On utilise celui qu'on préfère. D'autres modèles ne comportent qu'un port micro-USB.
Lorsque j'ai alimenté la carte par le port USB, un petit programme s'est exécuté, ce qui m'a permis de constater rapidement que ma carte était fonctionnelle.
Premier test: le WiFi
Pour programmer la carte, j'ai utilisé l'IDE Arduino, en réglant le type de carte à "ESP32 Dev Module".
( Menu Outils / Carte / esp32 / ESP32 Dev Module )
(Si les cartes ESP32 ne sont pas visibles dans le menu Carte, vous pouvez les installer en consultant ce guide).
Puisque l'élément central de la carte est l'ESP32, mon premier programme a consisté à vérifier rapidement si le WiFi était fonctionnel.
Pour ce faire, j'ai téléversé dans la carte le programme d'exemple "WiFiScan".
( Menu Ficher / Exemples / WiFi / WiFiScan )
Lors de l'exécution du programme, une liste des réseaux Wi-Fi détectés s'affiche dans le moniteur série. De l'IDE Arduino.
Affichage à l'écran
Maintenant que nous avons vérifié que l'ESP32 est fonctionnel, essayons d'afficher quelque chose à l'écran.
Une première difficulté, c'est que certains exemplaires du CYD sont munis d'un écran qui utilise le contrôleur ILI9341, alors que d'autres utilisent plutôt le ST7789. Il faut parfois faire quelques essais pour découvrir soi-même de quel type d'écran il s'agit. Dans mon cas, c'est le ST7789.
Peu importe le type de contrôleur, la bibliothèque TFT_eSPI de Bodmer fera parfaitement l'affaire (on dit également beaucoup de bien de la bibliothèque Lovyan GFX, mais je ne l'ai encore jamais essayée).
Donc, installation de la bibliothèque TFT_eSPI au moyen du gestionnaire de bibliothèque de l'IDE Arduino.
La bibliothèque TFT_eSpi a une particularité inhabituelle: avant de l'utiliser, il faut obligatoirement modifier le contenu du fichier "User_Setup.h" situé dans le répertoire de la bibliothèque afin d'y indiquer les paramètres correspondant à notre écran et à notre microcontrôleur.
Vous pouvez voir ci-dessous le contenu du fichier User_Setup.h que j'ai utilisé. Il provient du gitHub de witnessmenow.
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Il s'agit des instructions appropriées pour les CYD comportant 2 ports USB. Pour les autres modèles, il est possible que vous deviez plutôt utiliser le contrôleur ILI9341. Si vous constatez que les couleurs à l'écran son inversée, effacez l'instruction "#define TFT_INVERSION_OFF".
Pour vérifier que je peux efficacement programmer l'affichage à l'écran, j'ai téléversé l'exemple "Demo_3D_cube".
(Menu Fichier - Exemples - TFT_eSPI - 480 x 320 - Demo_3D_Cube)
Un cube tourne et se déplace sur l'écran.
Détection d'une touche sur l'écran
L'écran comporte également un contrôleur XPT2046 pour détecter les positions où on touche l'écran. La bibliothèque TFT_eSPI que nous venons d'utiliser comporte en principe tout ce qui est nécessaire pour accomplir cette tâche...mais pas dans le cas du Cheap Yellow Display. La raison? Le contrôleur tactile XPT2046 n'est pas connecté aux mêmes broches SPI que le contrôleur d'image ST7789.
Le remède consiste à utiliser une autre bibliothèque pour détecter les touches. (C'est un peu frustrant: les sketches que j'ai déjà conçus pour un écran tactile branché à un ESP32 ne fonctionnent donc pas sur le Cheap Yellow Display!)
J'ai choisi la bibliothèque XPT2046_Bitbang_Slim qui permet à l'utilisateur de définir les broches SPI dédiées au contrôleur tactile. Il s'agit d'une bibliothèque assez minimaliste, mais elle fonctionne bien et, contrairement à d'autres bibliothèques, elle n'interfère pas avec le fonctionnement du lecteur de carte SD.
On peut l'installer facilement dans le gestionnaire de bibliothèque.
Voici un sketch inspiré de l'exemple fourni avec la bibliothèque. Chaque fois que vous touchez l'écran, les coordonnées brutes et calibrées sont affichées à l'écran et dans le moniteur série.
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Avec le stylet, touchez un point situé complètement à la gauche de l'écran, afin de connaître la plus petite valeur brute de la coordonnée x. Il faut assigner cette valeur à la constante xRawMin du sketch, et procéder de façon similaire pour xRawMax, yRawMin et yRawMax.
Utilisation d'une carte microSD
Aucune mauvaise surprise concernant le lecteur de carte microSD. J'ai inséré une carte dans le lecteur, et exécuté l'exemple "SDtest", qui a fonctionné correctement sans nécessiter la moindre modification.
(Menu Fichier - Exemples - SD - SD_Test )
Ce script affiche dans le moniteur série le nom des fichiers et répertoires qui se trouvent sur la carte.
Contrôle de la LED RGB
La présence d'une LED sur une carte de développement n''est généralement pas matière à débat, et c'est souvent le point de départ pour nous assurer que la carte fonctionne correctement. Dans le cas du CYD, il s'agit d'une LED RGB, donc en fait 3 LEDs: une rouge, une verte et une bleue. Dans un contexte où les entrées/sorties disponibles sont rares, 3 sorties réservées à cette seule LED, c'est beaucoup! On peut aussi critiquer son positionnement (au verso de l'écran) et déplorer l'absence de diffuseur (si on tente de mélanger les couleurs, ça donne en fait 3 points lumineux bien distincts).
Personnellement, j'aurais préféré une seule LED située au recto à côté de l'écran, et les deux autres sorties auraient été disponibles pour y brancher ce qu'on veut!
Vous pouvez allumer ou faire clignoter chaque couleur sachant que la LED rouge est contrôlée par la broche GPIO 4, la verte est contrôlée par la broche GPIO 16 et la bleue est contrôlée par la broche GPIO 17.
Sortie pour haut-parleur
La broche GPIO 26. est branchée à un amplificateur, ce qui nous permet d'y brancher directement un haut-parleur, même s'il est de faible impédance (connecteur SPEAK). L'idée n'est pas mauvaise, mais les utilisateurs se plaignent souvent de la mauvaise qualité sonore, le gain de l'amplificateur étant beaucoup trop élevé.
Utilisation de la photorésistance
Une photorésistance été placée sur la carte, en principe pour permettre au programmeur de varier l'intensité du rétroéclairage de l'écran en fonction de l'intensité lumineuse ambiante. Ce capteur de lumière est très peu sensible et il a été maladroitement positionné près d'une ouverture sur le côté de l'écran qui laisse passer la lumière du rétroéclairage . Dans mon cas, rien à faire: j'ai beau modifier la sensibilité du convertisseur analogique/numérique, la photorésistance retourne le même résultat peu importe qu'il fasse nuit noire où qu'on soit en plein soleil!
En ce qui me concerne, il s'agit d'un autre gaspillage des broches GPIO de l'ESP32 (la broche GPIO 34 dans ce cas)!
Brancher un capteur à une broche GPIO disponible
Les entrées/sorties disponibles sont rares, et étrangement conçues. Un connecteur JST nommé "CN1" permet d'accéder à GND, GPIO 22, GPIO 27 et 3,3 V. Un autre connecteur du même genre, nommé P3, permet d'accéder à GND, GPIO 35, GPIO 22 et GPIO 21.
...Sauf que la broche GPIO 21 contrôle le rétroéclairage de l'écran, ce qui la rend à peu près inutilisable pour toute autre fonction (pourquoi les concepteurs l'ont-ils rendue accessible?). La broche GPIO 22 est accessible à deux endroits différents, et la broche GPIO 35 peut uniquement servir comme sortie.
Si on met de côté les broches d'alimentation (GND et 3,3V), il ne nous reste que trois broches utilisables: GPIO 22, GPIO 27 et GPIO 35! C'est bien peu!
Vous désirez brancher un capteur I2C? C'est faisable, en utilisant les broches du connecteur CN1. Mais puisque la broche 27 n'est généralement pas utilisée pour les communications I2C, il faut la désigner explicitement à l'intérieur de notre programme ce qui, encore une fois, complique inutilement la programmation (il sera parfois nécessaire de modifier une bibliothèque pour que ça fonctionne).
Conclusion
Le produit est certainement intéressant, malgré quelques lacunes irritantes.
Yves Pelletier
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